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Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1981-2010

Methode

Die wesentlichen Schritte zur Auswertung der Raster-Ausgangsdaten der Lufttemperatur (2 m) für den Umweltatlas bestanden in folgenden Arbeitsschritten (vgl. Abbildung 2):

  • Konvertierung und Transformation der Ausgangsdaten,
  • Erhöhung der räumlichen Auflösung der Temperaturverteilung durch ein geeignetes Interpolationsverfahren sowie
    • Ableitung einer geeigneten Kartendarstellung in Form von Isolinien und Isoflächen.
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Abb. 2: Schema der Verarbeitung der vieljährigen mittleren Raster der Lufttemperatur für Berlin 1981-2010
Bild: ProAqua unter Verwendung der Datengrundlage DWD 2018

Die Ausgangsdaten lagen als ASCII-Rasterdaten im der Projektion Gauß-Krüger Zone 3 vor. Die Raster wurden in das ESRI Shape-Format konvertiert und anschließend in das in Berlin verwendete Koordinatensystem ETRS1989 UTM 33N projiziert.

Bei den Daten handelt es sich aus technischer Sicht um Rasterdaten, gemäß der Dokumentation des DWD sind die Temperaturen jedoch als Punktdaten zu interpretieren, welche sich auf den Mittelpunkt jeder Rasterzelle (Gitterpunkt) beziehen. Die Temperaturverteilung ist ein naturräumlicher Prozess, der eine kontinuierliche und stetige Verteilung aufweist. Die Übergänge zwischen den mittleren Temperaturen in den Gitterpunkten sollten daher ebenfalls fließend erfolgen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden die Ausgangsdaten (1 km x 1 km Auflösung) auf eine 10-fach höhere Auflösung von 100 m x 100 m interpoliert.

Die räumlichen Unterschiede der mittleren Temperaturen in Berlin weisen nur eine geringe Spannbreite von weniger als 2 °K auf und sind vergleichsweise homogen verteilt. Die Ausgangsdaten sind auf 0,1 °K gerundet, wodurch die räumliche Verteilung nur wenige verschiedene Werteausprägungen enthält. Aufgrund dieser Randbedingungen wurde als Interpolationsverfahren eine Inverse-Distance-Weighted (IDW) Interpolation mit einem Suchradius von 16 Punkten gewählt (vgl. ESRI 2019a). Das gewählte Verfahren ist sehr gut geeignet, da die Daten geglättet werden ohne dass die Interpolation in den homogenen Wertebereichen ins Schwingen gerät.

Aus den interpolierten 100 m x 100 m Rasterdaten wurden mittels bilinearer Interpolation Isolinien erzeugt (vgl. ESRI 2019b). Isolinien sind Linien, die Punkte mit gleichen Werten verbinden. In Bezug auf Temperaturen werden diese Linien auch als Isothermen bezeichnet, d.h. sie verbinden Punkte mit gleicher Temperatur. Isoflächen beschreiben die Flächen zwischen zwei Isolinien und kennzeichnen somit Gebiete in denen die Temperatur innerhalb eines bestimmten Wertebereichs liegt. Die bereits genannten Eigenschaften der Ausgangsdaten begünstigen allerdings die Entstehung von Artefakten / Darstellungsfehlern z.B. entlang der Rasterkanten oder an Werte-Plateaus. Die Isolinien wurden daher manuell nachbearbeitet und mittels Bézier-Kurven geglättet. Anschließend wurden die Isoflächen aus den geglätteten Isolinien erzeugt.